DE2554087C3 - Verfahren zur Herstellung geschäumter Schlacke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Schlacke, wobei eine mechanische Zerkleinerung eines pyroplastischen Schlackenstroms mit Hilfe einer geneigten Rinne mit einer Vielzahl düsenartiger öffnungen, durch die das Schäumungsmittel, vorzugsweise Wasser, zugeführt wird, in einer Drehtrommel stattfindet.

Ein solches Verfahren ist bereits aus der österreichischen Patentschrift 2C6807 lbekannt. Hierbei wird jedoch der pyroplastische Schijackenstrom über die Rinne in axialer Richtung durch die Trommel hindurchgeführt, wobei der vollständige Schäumungsvorgangsich innerhalb der Rinne vollzieht. Nach diesem Verfahren hergestellte Schlacken sind ungenügend verschäumt und von ungleichmäßiger Qualität und Korngröße.

Es ist auch bereits eine Reihe anderer Verfahren zur Herstellung von Schlacken mit einer porösen Struktur bekannt. Dabei unterscheidet man je nach dem eingesetzten Aufblähungsprinzip und der angewandten Technologie grundsätzlich drei Verfahren, nämlich:

a) eine freie Aufblähung, die im allgemeinen in einer geneigten Rinne erfolgt, in welcher die Schlacke über einen Wasserfilm abgleitet. Dieses Verfahren ist jedoch nur auf leicht verschäumbare Schlacken anwendbar, wie z. B. auf sehr heiße, kieselsäurehaltige Schlacken,

b) die teilforcierte Aufblähung, bei der verschiedene mechanische Hilfsmittel eingesetzt werden, um das Aufblähen zu intensivieren.

c) die forcierte Aufblähung, bei der Wasserdampf unter Druck durch eine Schlackenschicht hindarchgepreßt wird, was beispielsweise in einem Behälter geschehen kann, an dessen Boden eine Wasserzufuhr vorgesehen ist, um eine geregelte Verschäumung zu ermöglichen, und zwar auch bei Schlacken mit verhältnismäßig niedriger Temperatur.

Die meisten Verfahren dieser letztgenannten Art sind jedoch im Hinblick auf ihre Durchführung schwierig und heikel.

Ein bekanntes Verfahren unter teilforcierter Verschäumung besteht darin, einen Strom geschmolzener Schlacke auf eine mit Flügeln ausgestattete Trommel zu leiten, die sich mit erhöhter Geschwindigkeit dreht. Der Schlackenstrom ist vorher durch eine ringförmige Leitung hindurchgetreten, mit deren Hilfe Wasser unter Druck gegen den auf die Trommel fallenden Schlackenstrom geleitet wird. Die Trommel teilt die in feuerflüssigem Zustand befindliche Schlackenmasse in kleine Teilchen und wirft sie durch die Luft, wo sie eine energische Abkühlung und Verfestigung erfahren, derart, daß die poröse Struktur der Granulate sich im Bereich des Auffangbehälters nicht mehr in nennenswertem Maße vermindert. Nach einem anderen Verfahren ist der Zerteilungstrommel ein sich langsam drehendes oberschlächtiges Rad angeordnet, dessen Achse parallel zur Richtung des Ausflusses der geschmolzenen Schlacke liegt. Der Kontakt der Schlacke mit dem Wasser erfolgt in den Vertiefungen des Verschäumungsrades.

Diese Verschäumungsverfahren besitzen indessen den Nachteil, daß sie zu ungenügend aufgeblähten Schlacken führen, deren Qualität in dem Maße immer schlechter wird, in dem der Basizitätsgrad der Schlacke wächst und ihre Temperatur sich vermindert. Infolgedessen kann man eine praktische Anwendung dieser Verfahren für den Durchschnitt der bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden Schlackenschmelzen nicht mehr ins Auge fassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die auf-

gezeigten Nachteile zu beheben und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches in der Lage ist, der verschäamten Schlacke eine große Porosität und eine gleichmäßige Qualität zu verleihen, und zwar auch solchen Schlacken, die im allgemeinen nicht oder schwierig zu verschäumen sind, wie insbesondere die bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren, bei einer Temperatur unterhalb von 1474° C und mit einem Basizitätsgrad von über 1,25 anfallenden Schlackenschmelzen.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß die geschmolzene Schlacke zunächst einer freien Expansion unterworfen wird, die im Laufe einer ersten Expansionsphase während des kontinuierlichen Ausflusses des Schlackenstromes durch eine geneigte Rinne stattfindet, in die Druckwasser vom Boden aus eingeleitet wird, und einer zweiten Expansionsphase, in deren Verlauf der Schlackenstrom praktisch frei, auf mindestens eine befeuchtete Platte auftrifft, die gegenüber der Senkrechten geneigt ist, wobei sich der Schlackenstrom auf der Platte zu einer flachen Schicht ausbreitet, die mindestens auf einer äußeren Fläche über ihre gesamte Breite berieselt wird, worauf anschließend die pyroplastischen Schlackenteilchen, die von der Zerteilungstrommel abgeschleudert werden, >5 im Endteil ihrer Flugbahn durch einen Wasservorhang hindurchtreten, der ihre Erstarrung fördert. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen, in denen diese näher angegeben sind. _J0

Die erheblich verbesserte Verschäumung ist genäß der Erfindung auf die kombinierte Wirkung der beiden Phasen, nämlich der Vorbehandlung und der nachfolgenden mechanischen Zerteilung, zuzuschreiben. Die erste Phase besteht in einer beginnenden _Γ) Vorexpansion innerhalb der gesamten geschmolzenen Schlackenmasse bei ihrem Ausfließen zunächst durch eine Rinne und anschließendes Auftreffen auf die Platte. Die Endphase sichert die Vollendung der Expansion zu Beginn der Flugbahn der von der Verteilungstrommel geschleuderten pyroplastischen Schlackenteilchen. Am Ende der Flugbahn erfolgt eine Abkühlung der zellenförmigen Masse in dem feinverteilten Wasservorhang.

Zur Erzielung einer möglichst hohen Qualität des .,ς Endproduktes und gleichzeitig aus Gründen der Wirtschaftlichkeit im Hinblick auf den Transport werden die Schlacken, insbesondere die schwer verschäumbaren Schlacken, wie die bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden Schlacken- _5(! schmelzen, am Fuß des Hochofens der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen. Bei leichter verschäumbaren Schlacken, die häufig zu einer zentralen Expansionsanlage transportiert werden, ermöglicht das erfinclungsgemäße Verfahren im Vergleich zu anderen freien oder teilforcierten zentral durchgeführten Expansionsverfahren die Erzielung eines Erzeugnisses besserer Qualität und größerer Gleichmäßigkeit, ohne Rücksicht auf den Temperaturabfall und die Viskositätserhöhung der Schlacke während des Transportes.

Um ein· Produkt optimaler Qualität und entsprechender Gleichmäßigkeit mit verschiedenen Schlakken zu erhalten, ist es wichtig, die Wasserzufuhr an allen vorerwähnten Stellen genau zu dosieren, damit _b5 die Expansion unter guten Bedingungen an allen angegebenen Punkten beginnen und sich weiter fortsetzen kann. Eine Regelung der Wasserzufuhr wird zweckmäßigerweise bei jeder Schlackentype, einschließlich der bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden Schlacken, vorgenommen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt nachstehend eine ins einzelne gehende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung.

Die Schlacke, die vorzugsweise unmittelbar vom Abstichloch des Hochofens herkommt, wird in eine Rinne 1 der Expansionseinrichtung geleitet.

Die Rinne 1 besteht aus Stahlblechen, die so gestaltet sind, daß sie einen runden Boden und seitliche senkrechte Wände bilden. Die Rinne besitzt eine Breite zwischen etwa 25 cm am Anfang und etwa 35 cm am Ende, eine Tiefe von etwa 15 cm und eine Länge von etwa 2 bis 5 m. Sie ist um etwa 15° bis ^5 ° gegenüber der Horizontalen geneigt. Mindestens zwei Wassereinspritzdüsen 2, die sich über die ganze Breite der Rinne erstrecken, bilden parallel zur Ausflußrichtung der Schlacke einen Wasserteppich am Boden der Rinne.

Das in Berührung mit der in die Rinne sich ergießenden Schlacke eingeleitete Wasser, dessen Menge etwa 0,1 bis 0,3 nvVt der Schlacke beträgt, verwandelt sich teilweise in Dampf, der in die unteren Schlackenschichten eindringt und sie zum Aufblähen bringt.

Am Ende des Kanals 1 fällt der Schlackenstrom in einen Schlitz, der durch zwei Kohleplatten 4 und 5 begrenzt ist, und gelangt in gut ausgebreiteter Form auf die Zerteilungstrommel 9. Dabei läßt man eine geregelte Menge Druckwasser, etwa 0,1 bis 0,3 mVt Schlacke, die durch die Injektoren 7 und 3 zugeführt wird, über die Kohleplatten 4 und 5 hinunterrieseln. Eine weitere geregelte Wassermenge, die bis zu 5,0 m³/h betragen kann, wird mit Hilfe der Düsen 6 über die ganze Breite der hinteren und/oder vorderen Flächen der Schlackenschicht geleitet, die sich zwischen den Platten 4 und 5 ausbreitet.

Die Zerteilungstrommel 9 besteht aus einem Blechzylinder von etwa 84 cm Durchmesser, der auf seiner Oberfläche mit Radschaufeln 8 im gleichen Abstand ausgerüstet ist. Er kann mit Hilfe eines Wasserumlaufsystems gekühlt werden, dessen Zufuhr und Abfuhr durch die hohle Drehachse erfolgen kann. Um die Trommel gleichmäßig zu befeuchten, läßt man eine bestimmte Kühlwassermenge in der Größenordnung von 0,5 m³/h durch Schlitze, die in den Radschaufeln vorhanden sind, ausspritzen. Die Drehgeschwindigkeit des Zylinders kann zwischen 100 und 500 UpM schwanken. Es wurde festgestellt, daß die Körnung der expandierten Schlacke in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Trommel schwankt. Eine feinere Körnung wird bei größerer Geschwindigkeit erzielt. Man verfügt auf diese Weise über ein sehr praktisches und vorteilhaftes Mittel zur Regulierung.

Vorteilhafterweise verteilt man eine Wassermenge von 0 bis 5 m³/h mit Hilfe einer hinteren Spritzrampe 8 über den Bereich der Trommel, auf den die Schlacke auftrifft, und zwar derart, daß die zur Vollendung der Expansion der vorgeschäumten Schlacke notwendige Wassermenge mit dieser in Berührung steht, wenn die von der Trommel abgeschleuderten Sch'ackenteilchen ihre Flugbahn in Richtung auf den Auffangbehälter beginnen.

Im Verlauf des Endteils der Flugbahn, d. h. etwa auf einem Drittel bis zwei Drittel der Flugbahn, was sich nach der Art der Schlacke richtet, treten die Teil-

chen durch eine;; Wasserregen hindurch, der durch /.wei seitlich vom Auffangbehälter angeordnete Berieselungsrampen 10 zerstäubt wird. Die Wassermenge betragt bis zu 5 nrVh für jede Rampe. Diese Behandlung bewirkt, daß die Erstarrung so weit fortschreitet, liaC k>.in Zusammenfallen der Zellstruktiir irn Aufnahmebehälter mehr stattfinden kann.

Bei Verarbeitung von bei der Roheisenerzeugung für das Thomas-Verfahren anfallenden schmelzflüssigen Schlacken, die im Mittel etwa 45% CaO, 33% SiO₂, 3,5% MgO, 15% Al₂O₃ und 1,36% CaO/SiO_; enthalten und eine Temperatur zwischen 1410° und 1460° C beim Eintritt in die Rinni- 1 aulweisen, erhält man 'i:iri-h die vorerwähnte Behandlung aus 1 ! Schlacke Minute eine versehüumte Schlacke, die ein sehr homogenes Material mit zellenförmiger Struktur und einer Farbe zwischen gelb und hellgrau darstellt. Ihre Dichte schwankt zwischen 0,30 und 0,70 g/cm' je nach der Anfangstemperatur do: Schlacke und der Körnungsfraktion. Der Gehalt an granulierter Schlacke und an nicht oder unvollständig expandierter Schlacke ist vernachlässigbar klein. Die Menge des insgesamt benötigten Wassers beträgt 0,6 bis 0,8 nrVje Tonne expandierter Schlacke.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung geschäumter Schlacke, wobei eine mechanische Zerkleinerung "> eines pyroplastischen Schlackenstroms mit Hilfe einer geneigten Rinne mit einer Vielzahl düsenartiger Öffnungen, durch die das Schäumungsmittel, vorzugsweise Wasser, zugeführt wird, und einer Drehtrommel stattfindet, dadurch gekenn- i<> zeichnet, daß die geschmolzene Schlacke zunächst einer freien Expansion unterworfen wird, die im Laufe einer ersten Expansionsphase während des kontinuierlichen Ausflusses des Schlakkenstroms durch eine geneigte Rinne stattfindet, in die Druckwasser vom Boden aus geleitet wird; und eine zweite Expansionsphase, in deren Verlauf der Schlackenstrom praktisch frei auf mindestens eine befeuchtete Platte auftrifft, die gegenüber der Senkrechten geneigt ist, wobei sich der Schlackenstrom auf der Platte zu einer flachen Schicht ausbreitet, die mindestens auf einer äußeren Fläche über ihre ganze Breite berieselt wird, worauf anschließend die pyroplastischen Schlakkenteilchen, die von der Zerkleinerungstrommel abgeschleudert werden, im Endteil ihrer Flugbahn durch einen Wasservorhang hindurchtreten, der ihre Erstarrung fördert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Austritt der Rinne die ω Schlacke in einen Schlitz geleitet wird, der durch eine durch eine Wasserzuführung befeuchtete Platte, die gegenüber der Vertikalen geneigt ist, sowie durch eine zweite Platte derselben Breite, die ebenfalls durch eine Wasserzuführung ange- r> feuchtet wird, gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung der zweiten Platte ein wirbeiförmiges Ausfließen der Schlacke bewirkt und ein besserer Kontakt der Schlackenschicht mit dem Wasser unterhalb des Schlitzes ermöglicht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenstrom während seines Ausfließens über die Platten durch Spritzdüsen über die ganze Breite der hinteren und/oder vorderen Fläche mit Druckwasser berieselt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenstrom -,0 vor dem Auftreffen auf die Trommel über die ganze Breite seiner rückwärtigen Fläche vermittels Spritzdüsen befeuchtet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommel eine gesteuerte Menge aus den Schaufeln der Trommel austretenden Kühlwassers zugeführt wird.